本文深入解析Android中的消息机制，从Looper、Handler、MessageQueue的基本概念出发，详细阐述了消息发送、接收及处理的全过程，帮助读者理解主线程Looper的工作原理。
消息机制在Android中很重要，网上也有很多优质的分析文章，但很多人看了以后可能还是一头雾水，看着眼花缭乱的源码懵圈。
本文不会介绍Looper、Handler、MessageQueue是什么，请读者自行了解相关基础知识。
在这里笔者试图通过尽可能少的源码，分析Handler发出的消息经历了怎样的流程，Looper、Handler、MessageQueue又是如何紧密合作实现这一流程，以便大家快速抓住重点。
开始分析源码之前，请大家先思考以下两点疑问：
1.一个Handler发出的消息要放入哪一个MessageQueue，又被哪一个Looper所取出？
2. Looper取出的消息给哪一个Handler处理？
解决了这两个疑问，也就明白了Handler发出的消息经历了怎样的流程。
带Looper的线程
在Looper源码的注释中有这么一个示例：
* class LooperThread extends Thread {
* public Handler mHandler;
*
* public void run() {
* Looper.prepare();
*
* mHandler = new Handler() {
* public void handleMessage(Message msg) {
* // process incoming messages here
* }
* };
*
* Looper.loop();
* }
* }这个示例展示了在一个线程中使用Looper的正确姿势：
1. 调用Looper.prepare();
2. 创建mHandler
3. 调用Looper.loop();
4. 使用mHandler
下面我们来逐步看一下整个流程：
Looper.prepare()
Looper类中相关代码如下：
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
final MessageQueue mQueue;
/** Initialize the current thread as a looper.
* This gives you a chance to create handlers that then reference
* this looper, before actually starting the loop. Be sure to call
* {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling
* {@link #quit()}.
*/
public static void prepare() {
prepare(true);
}
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}第15-17行的判断，决定了一个线程只能有一个Looper和一个MessageQueue。
第22行给成员变量mQueue赋值。
第18行将新生成的Looper对象保存到静态ThreadLocal对象sThreadLocal中。
简单地说，调用Looper.prepare()后，为一个线程生成了一个Looper对象和一个MessageQueue对象，并将它们保存了起来以便日后使用。
创建mHandler
创建mHandler的相关代码如下：
public Handler() {
this(null, false);
}
public Handler(Callback callback, boolean async) {
if (FIND_POTENTIAL_LEAKS) {
final Class<? extends Handler> klass = getClass();
if ((klass.isAnonymousClass() || klass.isMemberClass() || klass.isLocalClass()) &&
(klass.getModifiers() & Modifier.STATIC) == 0) {
Log.w(TAG, "The following Handler class should be static or leaks might occur: " +
klass.getCanonicalName());
}
}
mLooper = Looper.myLooper();
if (mLooper == null) {
throw new RuntimeException(
"Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare()");
}
mQueue = mLooper.mQueue;
mCallback = callback;
mAsynchronous = async;
}
类Looper：
public static @Nullable Looper myLooper() {
return sThreadLocal.get();
}
第15行获取了之前sThreadLocal中保存的Looper对象。
第18行的错误如果你看到过，说明你曾经在没有调用Looper.prepare()的线程中创建Handler，结果只能是失败。
第20行将之前Looper对象中保存的成员变量mQueue保存到正在创建的Handler中。
看到这里，我们就明白了为什么一定要先调用Looper.prepare()才能创建Handler，在创建Handler时又使用了之前调用Looper.prepare()时保存的哪些变量。
使用mHandler
一般使用Handler有两种方式：
1. post一个Runnable
2. send一条Message
每种方式又可以设置延迟时间，各有几种实现方法。
我们看一下入参最少的post方法，相关方法如下：
public final boolean post(Runnable r){
return sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}
private static Message getPostMessage(Runnable r) {
Message m = Message.obtain();
m.callback = r;
return m;
}
public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis){
if (delayMillis < 0) {
delayMillis = 0;
}
return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}
public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
MessageQueue queue = mQueue;
if (queue == null) {
RuntimeException e = new RuntimeException(
this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
return false;
}
return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
msg.target = this;
if (mAsynchronous) {
msg.setAsynchronous(true);
}
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}第5-9行，方法getPostMessage()将Runnable转换成了Message，其中Runnable保存在Message的成员变量callback中。
第19行将之前创建mHandler时赋值的成员变量mQueue传给enqueueMessage()方法。
第30行将mHandler自身保存在Message的成员变量target中。
第34行调用MessageQueue的enqueueMessage()方法，将这条msg插入到消息队列中，至于enqueueMessage()方法是如何插入的，不在本文讨论范围之内。
可见post一个Runnable也会转为send一条Message，所有的post和send相关方法最终都会进入到Handler的enqueueMessage中，在这个方法中调用MessageQueue的enqueueMessage()方法，插入一条消息到消息队列。
Message的处理
我们都知道，Looper会开启无限循环，取出MessageQueue中的Message进行处理，具体的方法为Looper的loop()：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue;
// Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
}
// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
final Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
}
final long traceTag = me.mTraceTag;
if (traceTag != 0 && Trace.isTagEnabled(traceTag)) {
Trace.traceBegin(traceTag, msg.target.getTraceName(msg));
}
try {
msg.target.dispatchMessage(msg);
} finally {
if (traceTag != 0) {
Trace.traceEnd(traceTag);
}
}
if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
}
// Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
}
msg.recycleUnchecked();
}
}
第14行为循环开始的位置，此处将阻塞直至取出下一条消息。
第32行就是处理消息的位置，根据之前的分析，msg的成员变量target就是一个Handler，这个Handler对象是消息插入队列时赋值的，说明消息交给了Handler的dispatchMessage()方法，我们看一下这个方法：
public void dispatchMessage(Message msg) {
if (msg.callback != null) {
handleCallback(msg);
} else {
if (mCallback != null) {
if (mCallback.handleMessage(msg)) {
return;
}
}
handleMessage(msg);
}
}
private static void handleCallback(Message message) {
message.callback.run();
}
public interface Callback {
public boolean handleMessage(Message msg);
}
/**
* Subclasses must implement this to receive messages.
*/
public void handleMessage(Message msg) {
}
第2行的msg.callback就是之前post()方法传入的Runnable对象，也就是说如果是用post一个Runnable的形式发出的消息，最终将按第15行所示，进入Runnable对象的run()方法。
第5行的mCallback是Handler时一种构造方法传入的，它是个接口对象，如果不为null的话，Message将被第19行的handleMessage()方法所处理。
如果msg.callback和mCallback都为null或者mCallback.handleMessage返回了false，则Message将被第25行——Handler的handleMessage()方法所处理，所以Handler的子类需要重写该方法以处理Message。
总结
现在再回头看最初的两个疑问：
1.一个Handler发出的消息要放入哪一个MessageQueue，又被哪一个Looper所取出？
2. Looper取出的消息给哪一个Handler处理？
经过之前的分析，答案已经很清楚了：
1. Handler在创建时会获取Looper.prepare()所准备好的Looper和MessageQueue，于是该Handler的消息会存入该MessageQueue中，然后被该Looper取出。
2. Handler在存入消息时，会将自身赋值给Message的成员变量target，于是Looper就可以将消息交给这个target处理。
根据以上分析，可以画出这样的流程图：
主线程的Looper问题
可能有人会问：为什么我没在主线程中调用Looper.prepare()和Looper.loop()
，却可以随手创建一个Handler使用，这不是不符合刚才的分析吗？
其实主线程也是一样的，只是系统已经帮我们调用了Looper.prepare()和Looper.loop()。
app启动后会进入ActivityThread的main()方法，该方法如下：
public static void main(String[] args) {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
SamplingProfilerIntegration.start();
// CloseGuard defaults to true and can be quite spammy. We
// disable it here, but selectively enable it later (via
// StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
CloseGuard.setEnabled(false);
Environment.initForCurrentUser();
// Set the reporter for event logging in libcore
EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());
// Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
if (false) {
Looper.myLooper().setMessageLogging(new
LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
}
// End of event ActivityThreadMain.
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}第21行和第37行就是相关调用的地方，所以我们才可以在主线程中随手创建一个Handler使用。
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